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Stromnetze

© Sören Pinsdorf/LUH
Leistungselektronik eines integrierten Wechselrichters an einem Photovoltaikmodul, bestehend aus einer dreistufigen Topologie (Aufwärtswandler, Serienresonanzwandler, Wechselrichter) mit Galliumnitrid-Halbleiter-Technologie (GaN) sowie einem Funkmodul zur Übertragung von Zustands- und Leistungsdaten. Der gesamte Wechselrichter wird am PV-Modul mit einem Hotmelt vergossen.

Der Anteil von erneuerbaren Energien im Strommix wächst - bis 2030 soll in Deutschland mindestens 80 Prozent des Stroms aus regenerativen Energien stammen. Dabei gibt es allerdings noch einige Herausforderungen zu meistern:

Erstens sind erneuerbare Energien wetterabhängig. Die Stromproduktion schwankt und in Spitzenzeiten entsteht oft ein Überschuss, der momentan kaum gespeichert werden kann. Es müssen also Speichersysteme entwickelt werden, die diese überschüssige Energie aufnehmen und bei Bedarf, also wenn zu wenig Strom produziert wird, wieder abgeben.

Zweitens muss das Stromnetz stabiler werden. Die Leibniz Ծä Hannover forscht dazu unter anderem an intelligenten Umrichtern, die Wind- und Solarenergie an das Stromnetz anbinden und das Netz zudem stabilisieren.

Ein drittes Thema: Der Strom muss über weite Strecken transportiert werden - vor allem von den Küstenregionen und den Offshore-Windparks im Norden in den Süden Deutschlands. Dafür muss das Stromnetz ausgebaut - und auch flexibler werden. Der Strom muss nicht mehr nur vom zentralen Großkraftwerk zum Verbraucher transportiert werden, sondern „quer in alle Richtungen”. Hier ist die Forschung gefragt, damit das Stromnetz der Zukunft digitaler, intelligenter und robuster wird.

© IAL/LUH
Integrierter Wechselrichter an einem Photovoltaikmodul

Forschungsaspekt

Forschungsaspekte zu intelligenten Umrichtern sind das Wärmemanagement des Vergussgehäuses, die Optimierung induktiver Bauelemente hinsichtlich Leistungsdichte und Effizienz und verschiedene Modulationsarten für Wechselrichter. Darüber hinaus geht es um den Einsatz von GaN-HEMT Technologien (Gallium Nitrid High-Electron-Mobility Transistor), um den Verzicht auf die PV-Modul typischen Bypass-Dioden sowie um weitere Themen.

Scheitert die Energiewende an unserem Stromnetz?

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